전기 회로 차단기에서 병렬 리액터 스위칭 시 전압 상승
병렬 리액터 스위칭: 유도 부하 스위칭에서 일반적인 관행
병렬 리액터 스위칭은 유도 부하 스위칭에서 가장 일반적인 관행 중 하나입니다. 병렬 리액터는 대기선의 전용 용량을 보상하기 위해 설치되며, 순간적인 선 부하에 따라 연결되거나 해제됩니다. 병렬 리액터는 방전 용량을 가진 집합 회로 요소로 간주될 수 있으므로, 동등한 부하 회로는 간단한 LC(인덕터-캐패시터) 회로로 단순화할 수 있습니다.
중단 시 전압 진동
종종 전류 절단을 포함하는 중단 순간, LC 회로는 전압 진동을 생성합니다. 최대 전압, , 시스템 전압의 1 per unit (p.u.)와 전류 절단으로 인한 추가 기여를 합친 값에 도달합니다. 일반적으로 단일 주파수 진동 일시적 복구 전압(TRV)은 IEC 62271-110에 의해 72.5 kV 정격 전압에서 6.8 kHz에서 800 kV에서 1.5 kHz 사이의 높은 주파수로 표준화되어 있습니다.
짧은 아크 시간과 재점화 위험
정전용량 전류 스위칭과 유사하게, 리액터 전류는 충분히 낮아 매우 짧은 아크 시간 후에 중단될 수 있습니다. 이 짧은 기간은 회로 차단기가 전류 제로 지점에서 TRV를 견딜 수 있는 충분한 간격을 가지지 못했음을 의미합니다. 이것이 발생하면 절연 파괴가 발생하여 재점화가 이루어집니다. 이 경우, 고주파 TRV로 인해 재점화가 중단 후 분의 1/4 전력 주파수 기간 내에 발생하기 때문에 이를 재점화라고 합니다.
유도 재점화에서의 저 에너지 방전
정전용량 회로에서의 재점화와 달리, 유도 재점화 방전에 전달되는 에너지는 주로 방전 용량의 방전이기 때문에 상대적으로 낮습니다. 잠깐의 고주파 재점화 전류가 흐르고, 간격은 이 사건에서 회복될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다. 재점화 전류가 흐르는 동안 열린 간격은 약간 더 높은 절연 파괴 전압에 도달합니다. 재점화 전류가 중단된 후, 그 다음의 더 높은 TRV는 다시 재점화를 초래할 수 있습니다. 이는 짧은 전도 기간 동안 리액터의 전력 주파수 전류가 약간 증가하여 두 번째 TRV가 이전보다 더 가파르고 높아질 가능성이 있기 때문입니다.
다중 재점화와 전압 상승
재점화의 순서는 다중 재점화라고 불리우며, 재점화 전압 값의 점진적인 증가는 (유도) 전압 상승이라고 합니다. 다중 재점화는 가스 및 오일 회로 차단기에 특히 어려운 문제가 될 수 있어, 병렬 리액터 스위칭은 때때로 "회로 차단기의 악몽"이라고도 불립니다. 특히 병렬 리액터 스위칭은 일상적인 작업이므로 이러한 장치에 자주 스트레스를 줍니다.
다중 재점화를 포함한 SF6 회로 차단기 테스트 분석
주어진 SF6 회로 차단기 테스트 도면에서, 7번의 재점화가 복구되기 전에 관찰됩니다. 각 재점화 직후, 매우 높은 주파수의 재점화 전류가 약 100 μs 동안 간격을 전도 상태로 유지합니다. 부하 리액터를 가로지르는 최대 전압은 2.3 p.u.입니다. 재점화가 없었다면, 매우 작은 절단 전류로 인해 최대 전압은 1.08 p.u.였을 것입니다. 일시적 복구 전압(TRV)의 최대값은 3.3 p.u.입니다.
주요 관찰:
다중 재점화: 매우 작은 절단 전류에도 불구하고, 다중 재점화 후 부하 전압이 크게 상승합니다. 이는 재점화가 시스템의 전압 수준에 미치는 중요한 영향을 강조합니다.
고주파 재점화 전류: 재점화 전류는 매우 높은 주파수를 특징으로 하며, 약 100 μs 동안 간격을 전도 상태로 유지합니다. 이 짧은 전도 기간 동안 전압이 빠르게 상승하여 후속 재점화를 유발합니다.
전압 상승: 부하 리액터를 가로지르는 최대 전압은 2.3 p.u.에 도달하며, 이는 재점화 없을 때 예상되는 전압(1.08 p.u.)의 두 배 이상입니다. 3.3 p.u.의 최대 TRV 값은 다중 재점화로 인한 전압 상승의 심각성을 더욱 강조합니다.
병렬 리액터 스위칭에서의 다중 재점화 방지
병렬 리액터 스위칭 중 다중 재점화는 제어 스위칭 기법을 통해 효과적으로 피할 수 있습니다. 무작위 접점 분리에 의존하는 대신, 제어 스위칭은 접점이 전류 제로 지점보다 앞서 충분히 분리되도록 합니다. 이 접근법은 다음과 같은 여러 가지 장점을 제공합니다:
짧은 아크 시간 피하기: 접점을 미리 분리함으로써 아크 시간이 연장되어 전류가 자연스럽게 제로에 도달하기 전에 간격이 충분한 간격을 가지게 됩니다. 이렇게 하면 간격이 일시적 복구 전압(TRV)을 견딜 준비가 되어 재점화 위험이 줄어듭니다.
시기 적절한 중단: 제어 스위칭은 간격이 이미 충분한 간격을 가지도록 중단 시기를 보장합니다. 이렇게 함으로써 재점화 가능성은 최소화되고, 시스템 성능은 안정적으로 유지됩니다.
전압 상승 감소: 재점화를 방지함으로써 제어 스위칭은 전압 상승 위험을 완화합니다. 시스템 전압은 예상치에 가깝게 유지되어 절연체 및 기타 구성 요소에 대한 스트레스가 줄어듭니다.
제어 스위칭의 이점
신뢰성 향상: 제어 스위칭은 특히 병렬 리액터를 사용하는 응용 분야에서 회로 차단기의 전체 신뢰성을 개선합니다. 다중 재점화 발생을 줄임으로써 장비 손상이나 시스템 불안정을 방지합니다.
성능 향상: 재점화를 피함으로써 제어 스위칭은 회로 차단기가 설계 매개변수 내에서 작동하도록 하여 최적의 성능을 유지하고 장비 수명을 연장합니다.
비용 절감: 재점화 빈도를 줄임으로써 유지보수 요구 사항을 최소화하고 잠재적인 장비 고장을 방지하여 비용 절감이 가능합니다.
